本文格式為Word版，下載可任意編輯——空氣源熱泵熱水器通風量及氣流方向設計空氣源熱泵熱水器以其安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢開始走進千家萬戶，但是由于技術還不是很成熟，空氣源熱泵熱水器在低溫環(huán)境下不能保證穩(wěn)定運行，成為其進軍北方市場的最大牽絆。本文通過對空氣源熱泵熱水器在冬季低溫環(huán)境下通風量和氣流方向的研究，提出選用雙速風機或變頻風機以及改變蒸發(fā)器氣流進出方向來解決這一問題。

空氣源熱泵熱水器；通風量；氣流方向

1.引言

隨著人們生活水平的不斷提高，熱水供應、建筑供暖等方面的能源消耗也在不斷增加，在倡導可持續(xù)發(fā)展的當今社會，利用太陽能、風能、水能、地熱能、空氣能等綠色環(huán)保的新型能源，成為能源發(fā)展的新趨勢?？諝庠礋岜脽崴骶褪抢脽岜梦≈苓吙諝庵刑N蓄著的熱能，并把熱量傳遞給水，為人們的日常生活提供熱水。目前市場上主要有電熱水器、燃氣熱水器和太陽能熱水器，但是相比其他類型的熱水器空氣源熱泵熱水器節(jié)能環(huán)保、運行安全等優(yōu)點，在用水舒適度等同的條件下，加熱一致產(chǎn)水量，空氣源熱泵熱水器的平均用電量只有電熱水器的1/3；輸入同等電功率，輸出熱水量是電熱水器的3倍以上，因而空氣源熱水器受到廣大消費者的青睞，是極具開發(fā)和應用潛力的。

目前在我國，一般的空氣源熱泵熱水器在我國長江以南得到廣泛應用，但是我們發(fā)現(xiàn)其在長江中下游及長江以北地區(qū)市場占有率明顯不足、消費需求不高，究其原因是由于空氣源熱泵熱水器在北方冬季的低溫環(huán)境中無法保證安全高效運行。假使外界環(huán)境溫度較低，則空氣源熱泵熱水器的制熱量會迅速降低，不能滿足人們生活需要；同時處于低溫環(huán)境中的室外蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度也會降低，為滿足人們室內(nèi)所需溫度，極易造成壓縮機超負荷工作，長時間如此會導致壓縮機被燒壞或嚴重損壞?？諝庠礋岜脽崴鞯膽门c空氣密切相關，因此本文從通風量和氣流方向兩個方面來的探究改善空氣源熱泵熱水器在低溫環(huán)境中的正常運行。

2.空氣源熱泵熱水器工作流程

空氣源熱泵熱水器的結(jié)構(gòu)組成主要包括由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器四部分，其中壓縮機是最核心部件?？諝庠礋岜脽崴鞯木唧w工作流程為：

（1）制冷劑在低溫低壓環(huán)境下經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓，然后進入空氣交換機中蒸發(fā)吸熱，吸收空氣中的熱量，記為M1；

（2）制冷劑通過蒸發(fā)吸熱之后以氣態(tài)的形式進入壓縮機被壓縮，變成高溫高壓的制冷劑，此時制冷劑中所蘊蓄的熱量主要是從空氣中吸收的熱量M1和被壓縮機壓縮過程中的電能轉(zhuǎn)化成的熱量M2；

（3）制冷劑被壓縮后以高溫高壓的形態(tài)進入裝有冷水的熱交換器，將自身所蘊含的熱量（M1+M2）傳遞給冷水，當冷水被加熱到50℃至60℃時，直接進入保溫水箱中儲存起來以供人們的日常生活使用；

（4）釋放完熱量的制冷劑再以液體的形式流回膨脹閥，在進行節(jié)流降壓，如此循環(huán)往復。

3.空氣源熱泵熱水器通風量的設計

空氣源熱泵熱水器產(chǎn)生的熱水中的熱能來源分為兩個部分，一是壓縮機做功的機械能轉(zhuǎn)變的熱能，約占總能量的1/3；二是通過介質(zhì)吸收環(huán)境空氣中的熱能并把它轉(zhuǎn)移至水中，約占總能量的2/3以上，這就是儉約能量的來源，一般這部分能量的多少就決定了總的制熱量。從空氣中獲得的熱能多少與換熱器面積、換熱溫差、外界環(huán)境溫度（空氣溫度）、通風量等因素有關，當換熱器面積、換熱溫差固定狀況下，熱量獲得多少就與通風量、環(huán)境溫度有關。在對通風量進行計算時，我們設定壓縮機功率大小固定，蒸發(fā)器換熱面積、結(jié)構(gòu)固定，則制熱量=通風量×焓差，焓是一種狀態(tài)能，它與外界環(huán)境溫度有關，表示單位物質(zhì)的內(nèi)能和推動功之和。

北方地區(qū)的冬季外界環(huán)境溫度比較低，在保證壓縮機正常運行的狀況下，就需要增加從空氣中獲得的熱能。在蒸發(fā)器換熱面積、結(jié)構(gòu)固定的狀況下通過重新設計風機的通風量來改變這一狀況。通過試驗研究，在風機通風量計算時，不以額定工況（干球溫度為20℃）條件下的焓差作為計算依據(jù)，而是以外界環(huán)境溫度為0℃時的焓差作為計算依據(jù)，計算風機通風量，從而保證了熱泵熱水器在低溫條件下的制熱量，滿足人們需求。目前我國市場上大部分的空氣源熱泵熱水器都是成本較低的定速風機，但是其在冬夏兩季保持同樣的通風量，則會造成夏季浪費能源、冬季制熱不足的問題。這一問題建議選擇雙速風機，低溫條件下大風量通風，高溫條件下小風量（約為低溫環(huán)境下設計的通風量的1/2）通風，從而保證制熱量達到用戶需求和機器的穩(wěn)定運行，或者是采用變頻風機，通風根據(jù)環(huán)境溫度而自動改變調(diào)整，達到穩(wěn)定運行和所需要的制熱量。

4.空氣源熱泵熱水器氣流方向的設計

蒸發(fā)器可以成為空氣源熱泵熱水器的熱泵熱源的吸收器，其在換熱過程中發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)有的熱泵熱水器，其蒸發(fā)器的氣流多為頂出風和側(cè)出風，即空氣首先經(jīng)過蒸發(fā)器，降溫后從頂部或側(cè)面排出，這種氣流布置沒有充分把壓縮機、管道的余熱進行回收從而造成不必要的熱能損失。因此提出改變氣流方向，將氣流的方向設置為：頂部進風，這樣空氣和管道、壓縮機就能進行充分的熱交換，然后再進入蒸發(fā)器，從而把壓縮機和管道的余熱加以回收利用。

5.結(jié)論

通過對風機通風量的計算研究以及氣流方向的改變設計，能夠改進空氣源熱泵熱水器在低溫條件下的穩(wěn)定運行，生產(chǎn)滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰臒崴瑫r還能夠使熱泵熱水器的性能系數(shù)提高10%以上，